Способ управления регулируемым статическим преобразователем

 

00 505I02

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик (б1) Зависимое от авт, свидетельства (22) Заявлено 30.01.71 (21) 1616405/24-7 с присоединением заявки № (32) Приоритет

Опубликовано 28,02.76. Бюллетень № 8

Дата опубликования описания 03.05.7б (51) М. Кл а H 02М 7/48

Н 02Р 13/1б

Государственный комитет

Совета Министров СССР (53) УДК 621.314.57 (088.8) по делам изобретений н открытий (72) Автор изобретения

Н. Н. Лаптев (71) Заявитель (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ РЕГУЛИРУЕМЪ|М СТАТИЧЕСКИМ

П РЕОБРАЗО ВАТ ЕЛ ЕМ

Изобретение относится к области преобразования и регулирования электрической энергии с помощью переключающих элементов, например полупроводниковых приборов, и может быть использовано в системах электропитания, в электроприводах и автоматике транспортных средств и промышленных установок.

Для управления регулируемыми статическими преобразователями в основном используется широтно-импульсный способ, при котором при регулировании напряжения существенно меняется его форма и неизбежна установка сглаживающих фильтров для получения заданной формы кривой выходного напряжения или уменьшаются его пульсации в случае включения нагрузки через выпрямитель.

Известен способ регулирования за счет последовательного суммирования основного HBпряжения с добавочными напряжениями дополнительного, фиксированными по знаку, при котором в случае глубокого регулирования с заданной точностью требуется большое коли-тество преобразовательных ячеек.

Цель изобретения — упрощение устройства при одновременном регулировании формы и величины выходного напряжения с высоким быстродействием.

Это достигается тем, что в статическом преобразователе, содержащем ряд силовых преобразовательных ячеек, каждая из которых состоит из к переключающих элементов, ооес5 печивающих при соответству ющем управляющем воздействии реализацию определенного квазиустойчивого состояния ячейки, управление осуществляется за счет воздействия результата сравнения соответствующего опор10 ного сигнала с сигналом, пропорциональным сумме выходных напряжений предыдущих ячеек на элемент или группу переключающих элементов, обеспечивающих переход последующей ячейки в новое квазиустойчивое со15 стояние, причем число каналов такого воздействия на ячейку выбирается в соответствии с числом реализуемых в ячейке квазиустойчивых состояний, а соотношение выходных напряжений предыдущей и последующей преоб20 разовательных ячеек выбирают равным числу квазиустойчивых состояний. Ы результате при заданной точности удается сократить число силовых преобразовательных ячеек при одновременном регулировании формы и вели25 чины выходного напряжения с высоким быстродействием. Так на трех ячейках с двумя квазиустойчивыми состояниями, выбрав соотношение напряжений как 4: 2: 1, удается получить 8 уровней выходного напряжения

30 (4+2+1=7,4+2+0=б, 4+0+1=5, 4+0+

505102

3

+0=4, 0+2+1=3, 0+2+0=2, 0+0+1=1, 0+0+0=0), а на трех ячейках с тремя квазиустойчивыми состояниями, выбрав соотноьиен )е напряжений как 9: 3: 1, удается получить 14 уровней выходного напряжения (9+

+3+1=13, 9+3+0=,12, 9+3 †1=,9+0+

+1=10, 9+0+0=9, 9+Π— 1=8, 9 — 3+1=7 и т. д. до О).

Регулирование напряжения в преобразовательной ячейке может осуществляться за счет реализации произвольного числа квазиустой«»))))x состояний, и число уровней в выходном напряжении при конечном числе силовых ячеек можно приблизить к бесконечности. Регулирование выходного напряжения может осуществляться до нуля и, следовательно, может воспроизводиться напряжение произвольной формы с быстродействием, определяемым скоростью переключения силовых элементов.

Так, например, с помощью переключающих элементов может быть воспроизведен звуковой сигнал. На чертеже представлена блоксхема устройства, служащего для пояснения предложенного способа.

Устройство содержит задающий генератор

1, силовые преобразовательные ячейки 2 — 5, например, по мостовым схемам, первая пара переключающих элементов которых управляется от сигналов по каналу 6, а вторая пара от сигналов по каналу 7.

Фазы управляющих сигналов, поступающих на пары переключающих элементов, зависят от состояний фазорегулирующих устройств 8, 9, 10, которые управляются двумя разностными сигналами, каждый из которых предназначен для воздействия на определенную пару переключающих элементов. Разностные сигналы получаются от сравнения суммы выкодных напряжений предыдущих ячеек с соответствующими опорными напряжениями источника опорных напряжений 11 и по каналу связи 12 они поступают на входы устройств

8,9, 10.

При фиксированных фазах управления выходные напряжения ячеек составят, например .U,=14в, U) — — 9в, У> — — Зв, U3 — — 1в. Опорные напряжения для каналов воздействия на первую и вторую пары переключающих элементов обозначим для ячейки 3 как К U»

И КЗС<оп, дЛя яЧЕйКИ 4 КаК A4Upp, а дЛя яЧЕйки " как К5<7оп и AsU». Причем

45 63 51 57

Кз: > Кз -.:, > К4:, > К4:

54 54 54 54

53 55 <5

54 54

Пусть У„=25в. Разностные сигналы на ячейку 2 не действуют, и на выходе U,=14â. Разс)) rz a n)>i К Уоп — Up II Кэ 7оп — с о положительны и обе пары переключающих элементов ячейки 3 работают в фиксированных (исходных) фазах. Напряжение U, =9в и находится в фазе с U Сумма U,+U) — — 23в.

Разностные сигналы К4<7оп — Up — < .7з и

К4> оп Uî U) положительны. СуMMa Up+ э

10 !

+U)+U> —— 26в. Разностные сигналы К Уоп—

<<î U) U H К5))оп Uî U) Ug Отри" цательны. Первая и вторая пара переключающих элементов в ячейке 5 работает в антифазах с исходными. На выходе 5 ячейки

U3 —— 1в и находится в антифазе с U„. Сумма

1<о+U)+U +Ua — — 25в. Пусть Уо =16в, Разностный сигнал, воздействующий на первую пару элементов ячейки 3 K>U„„„— Up — отрицателен, а разностный сигнал, воздействующий на вторую пару элементов ячейки 3

К,U<,„— U<, положителен.

Переключение первой пары осуществляется в антифазе, а второй пары в фазе с исходными сигналами. Напряжение на выходе ячейки 3 равно нулю. Сумма U„+U) — — 14в. Разностные сигналы, воздействующие на пары переключающих элементов ячейки 4 положительны. Напряжение U> — — Зв и находится в фазе с U,. Сумма:Up+U)+Uq 17в. Разностные сигналы, воздействующие на пары переключающих элементов ячейки 5 отрицательны. Напряжение Uz — — 1в и находится в антифазе с U,. Сумма U„+U)+Up — U3= — 16в.

Точно так же можно проследить что, изменяя U от 0 до 27в на выходе с точностью до 1в, будем получать напряжение, равное

U„,. Таким образом, три ячейки, с тремя квазиустойчивыми состояниями, управляемые по предлагаемому способу, обеспечивают регулирование напряжения от нуля до номинального с точностью до 4о/о. Вводя дополнительную регулируемую ячейку и воздействуя на нее сигналом с выхода, как показано на фиг.

1 пунктиром, получаем любую заданную точность. Сравнивая с UÄ сигналы, пропорциональные суммам выходных напряжений предыдущих ячеек, можно реализовать такой же способ управления с управлением источника опорных напряжений 11. Напряжение UÄ х4ожет быть н апряжением первичного источника.

В общем случае, один переключающий элемент при воздействии на него соответствующих разностных, сигналов может обеспечить ряд квазиустойчивых состояний ячейки. Схемы управления преобразовательными ячейками могут быть построены не только на дисперснам )принципе. Быстродействие системы определяется скоростью переключения силовых элементов и, изменяя Up«„получаем на выходе напряжение, копирующее U„p no величине и форме с наперед заданной точностью.

Формула изобретения

1. Способ управления регулируемым статически<м преобразователем, содержащим ряд силовых ячеек, каждая из которых состоит из переключающих элементов, обеспечивающих при соответствующем управляющем воздействии реализацию определенного квазиустойчивого состояния ячейки путем регулирования выходного напряжения каждой последующей ячейки с помощью разностного

505I02

Составитель Г. Бейдер

Тек рсд Ж. Семенов

Редактор В. Левятов

1хорр< ктор Л. Котова

Заказ 838 8 Изд. № 1151 Тираж 882 Подписное

ЦНИИПИ Государствеппого комитета Совета Министров СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, К-35, Раушская иаб., д. 4,5 Типография, пр. Сапунова, 2 сигнала, представляющего результат сравнения опорного сигнала с сигналом, пропорциональным сумме выходных напряжений предыдущих ячеек, отличающийся тем, что, с целью упрощения с одновременным регулированием формы и величины выходного напряжения при высоком быстродействии, указанным разностным сигналом воздействуют по меньшей мере на один переключающий элемент.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что при глубоком регулировании с заданной

5 точностью соотношения выходных напряжений предыдущей и последующей ячеек выбира1о1 равным числу реализуемых квазиустойчниых состояний.